В метеорологии синоптический масштаб (также называемый крупномасштабным или циклоническим масштабом) представляет собой горизонтальную шкалу длины порядка 1000 км ( 620 миль ) или более. [1] Это соответствует горизонтальному масштабу, типичному для депрессий средних широт (например , внетропических циклонов ). Большинство областей высокого и низкого давления , видимых на картах погоды (например, в анализах приземной погоды ), представляют собой системы синоптического масштаба, определяемые расположением волн Россби в их соответствующем полушарии. Области низкого давления и связанные с ними фронтальные зоны возникают на передней кромке впадины в пределах волновой структуры Россби, тогда как области высокого давления формируются на задней кромке впадины. Большинство областей осадков приходится на фронтальные зоны. Слово синоптический происходит от древнегреческого слова συνοπτικός ( sunoptikós ), что означает «видимый вместе».
Уравнения Навье – Стокса , применяемые к движению атмосферы, можно упростить с помощью масштабного анализа в синоптическом масштабе. Можно показать, что основными членами горизонтальных уравнений являются члены силы Кориолиса и градиента давления ; поэтому можно использовать геострофическое приближение . В вертикальных координатах уравнение количества движения упрощается до уравнения гидростатического равновесия .
Анализ приземной погоды — это особый тип карты погоды , которая дает представление о погодных элементах в географическом районе в определенное время на основе информации с наземных метеостанций. [2] Карты погоды создаются путем нанесения или отслеживания значений соответствующих величин, таких как давление на уровне моря , температура и облачный покров, на географической карте , чтобы помочь найти особенности синоптического масштаба , такие как погодные фронты .
Первые карты погоды в 19 веке были составлены значительно позже, чтобы помочь разработать теорию штормовых систем. [3] После появления телеграфа впервые стало возможным одновременное наблюдение за приземной погодой . Начиная с конца 1840-х годов Смитсоновский институт стал первой организацией, которая проводила поверхностный анализ в режиме реального времени. Использование поверхностного анализа началось сначала в Соединенных Штатах и распространилось по всему миру в 1870-х годах. Использование модели норвежского циклона для фронтального анализа началось в конце 1910-х годов по всей Европе, а во время Второй мировой войны ее использование наконец распространилось на Соединенные Штаты .
Анализы приземной погоды имеют специальные символы, которые показывают фронтальные системы, облачный покров, осадки или другую важную информацию. Например, буква H обозначает высокое давление , что означает хорошую и ясную погоду. L означает низкое давление , которое часто сопровождает осадки. Различные символы используются не только для обозначения фронтальных зон и других границ поверхности на картах погоды, но также для изображения текущей погоды в различных местах на карте погоды. Области выпадения осадков помогают определить тип и расположение фронта. Мезомасштабные системы и границы, такие как тропические циклоны , границы оттока и линии шквалов , также анализируются при анализе приземной погоды. Изобары обычно используются для размещения границ поверхности от конских широт к полюсу, а анализ линий тока используется в тропиках. [4]
Внетропический циклон - это погодная система низкого давления синоптического масштаба , которая не имеет ни тропических , ни полярных характеристик и связана с фронтами и горизонтальными градиентами температуры и точки росы , также известными как «бароклинные зоны». [5]
Дескриптор «внетропический» относится к тому факту, что циклоны этого типа обычно возникают за пределами тропиков, в средних широтах планеты. Эти системы также можно описать как «циклоны средних широт» из-за области их формирования или «посттропические циклоны», где произошел внетропический переход , [5] [6] , но часто их описывают как «впадины» или «низины». " синоптиками и общественностью. Это повседневные явления, которые вместе с антициклонами определяют погоду на большей части Земли.
Хотя внетропические циклоны почти всегда классифицируются как бароклинные , поскольку они формируются вдоль зон градиента температуры и точки росы в пределах западных ветров , они иногда могут стать баротропными на поздних стадиях своего жизненного цикла, когда распределение температуры вокруг циклона становится довольно однородным в зависимости от радиуса. [7] Внетропический циклон может трансформироваться в субтропический шторм, а оттуда в тропический циклон, если он обитает над теплыми водами и развивает центральную конвекцию, нагревающую его ядро. [8]
Системы высокого давления часто связаны со слабыми ветрами на поверхности и опусканием в нижней части тропосферы . Оседание обычно приводит к высушиванию воздушной массы за счет адиабатического или компрессионного нагрева. [9] Таким образом, высокое давление обычно приносит ясное небо. [10] В течение дня, поскольку нет облаков, отражающих солнечный свет, поступает больше коротковолновой солнечной радиации , и температура повышается. Ночью отсутствие облаков означает, что исходящая длинноволновая радиация (т.е. тепловая энергия от поверхности) не поглощается, что приводит к более прохладным дневным низким температурам во все времена года. Когда приземный ветер становится слабым, оседание, возникающее непосредственно под системой высокого давления, может привести к скоплению твердых частиц в городских районах под хребтом, что приведет к повсеместной дымке . [11] Если за ночь низкий уровень относительной влажности поднимется до 100 процентов, может образоваться туман . [12]
С континентальными арктическими воздушными массами связаны мощные, вертикально-неглубокие системы высокого давления, перемещающиеся от более высоких широт к более низким в северном полушарии. [13] Низкая, резкая инверсия может привести к появлению областей устойчивых слоисто-кучевых облаков или слоистых облаков , в просторечии известных как антициклонический мрак. Тип погоды, вызываемый антициклоном, зависит от его происхождения. Например, расширение высокого давления на Азорских островах может привести к антициклоническому мраку зимой, поскольку они нагреваются у основания и будут удерживать влагу при движении над более теплыми океанами. Высокое давление, которое накапливается на севере и распространяется на юг, часто приводит к ясной погоде. Это связано с тем, что основание охлаждается (а не нагревается), что помогает предотвратить образование облаков.
На картах погоды в этих областях показаны сходящиеся ветры (изотахи), также известные как слияние , или сходящиеся линии высот вблизи или выше уровня нерасхождения, который находится вблизи поверхности давления 500 гПа примерно на полпути через тропосферу. [14] [15] Системы высокого давления также называются антициклонами. На картах погоды центры высокого давления обозначаются буквой H на английском языке [16] или буквой A на испанском языке [17] , поскольку «alta» по-испански означает «высокий» уровень внутри изобары с самым высоким значением давления. На графиках верхнего уровня постоянного давления он расположен в пределах контура линии наибольшей высоты. [18]
Погодный фронт — граница, разделяющая две массы воздуха различной плотности , — основная причина метеорологических явлений . При анализе приземной погоды фронты изображаются с помощью линий и символов разного цвета, в зависимости от типа фронта. Воздушные массы, разделенные фронтом, обычно различаются по температуре и влажности . Холодные фронты могут характеризоваться узкими полосами гроз и суровой погодой , а иногда им могут предшествовать линии шквалов или засушливые линии . Теплым фронтам обычно предшествуют слоистые осадки и туманы . Погода обычно быстро проясняется после прохождения фронта. Некоторые фронты не дают осадков и небольшую облачность, хотя неизменно наблюдается смена ветров. [19]
Холодные фронты и фронты окклюзии обычно движутся с запада на восток, тогда как теплые фронты движутся к полюсам . Из-за большей плотности воздуха за собой холодные фронты и холодные окклюзии движутся быстрее, чем теплые фронты и теплые окклюзии. Горы и теплые водоемы могут замедлить движение фронтов. [20] Когда фронт становится стационарным и контраст плотности на фронтальной границе исчезает, фронт может переродиться в линию, разделяющую области с различной скоростью ветра, известную как линия сдвига. Чаще всего это происходит в открытом океане.
{{cite web}}: Внешняя ссылка |agency={{cite web}}: Внешняя ссылка |agency={{cite web}}: |author=имеет общее имя ( справка )